The effect of calcitonin on disuse atrophy of bone in the rat

Abstract

In thirty female Sprague-Dawley rats the left hind leg was immobilized with plaster casts. According to treatment they were divided into the following groups: A) Control, no casts. B) No treatment. C) 50 MRC mU calcitonin (own preparation) in 5% gelatin subcutaneously per day. D) Vehicle alone subcutaneously. E) 50 MRC mU calcitonin (Ciba) in 5% gelatin subcutaneously per day. In addition, untreated rats without casts served as control (group A). After 6 weeks the femora and tibiae were X-rayed, weighed and examined histologically. The bones of the left and right legs did not differ in control group A. In groups B, C, D, and E a disuse osteoporosis had developed in the left legs (rarefication of trabecular bone volume of femur neck) which could not be seen in X-rays. Calcitonin treatment did not prevent the development of the bone atrophy. However, the pressure of the plaster casts had induced a periosteal apposition in some tibiae, and under calcitonin treatment the extent of this new formation in all femora and tibiae was markedly increased. The vehicle alone was ineffective. It can be concluded that whereas calcitonin is without effect on disuse osteoporosis, it probably favours new bone formation which is induced by other mechanisms.

Résumé

La patte arrière gauche de trente rattes Sprague-Dawley a été immobilisée par une attelle plâtrée. Dix rattes témoins ont été utilisées (groupe A): les 30 rattes plâtrées ont été réparties en 4 groupes. Le groupe B n'a pas reçu de traitement. Le groupe C a reçu, par injection sous-cutanée quotidienne, 50 MRC mU de calcitonine (préparée par les auteurs) dans 5% de gélatine. Le groupe D a reçu 5% de gélatine. Le groupe E a reçu 50 MRC mU de calcitonine (Ciba), dans 5% de gélatine par jour, en sous-cutanée.

Après 6 jours, les fémurs et tibias ont été pesés, radiographiés et étudiés histologiquement. Les os du groupe A sont normaux. Les os des groupes B, C, D et E présentent une ostéoporose d'immobilisation du coté gauche, avec diminution de l'os trabéculaire, sans traduction radiologique. Le traitement à la calcitonine n'a pas inhibé l'ostéoporose. La pression exercée par les attelles plâtrées a induit une apposition périostée, au niveau de quelques tibias. Après traitement à la calcitonine, une apposition augmentée a été observée au niveau des fémurs et tibias. La gélatine, seule, n'a pas eu d'effet. Bien que la calcitonine n'ait pas agi sur l'ostéoporose d'immobilisation, elle semble pourtant favoriser les processus ostéogéniques provoqués par d'autres mécanismes.

Zusammenfassung

30 weibliche Sprague-Dawley-Ratten erhielten zur Immobilisation der linken hinteren Extremität einen Gipsverband. Die Tiere wurden in folgende 4 Gruppen unterteilt:

B) keine Therapie. C) 50 MRC mE Calcitonin (eigene Präparation) in 5% Gelatine täglich s.c. D) Lösungsmittel in 5% Gelatine täglich s.c. E) 50 MRC mE Calcitonin (Ciba) in 5% Gelatine täglich s.c. Zusätzlich diente eine Gruppe ohne Gipsverband sowie ohne Therapie als Kontrolle (A).

Nach 6 Wochen Versuchsdauer wurden die Femora und Tibiae geröntgt, gewogen und histologisch untersucht. In der Kontrollgruppe(A) bestand kein Unterschied zwischen rechter und linker Seite. In den Gruppen B, C, D und E hatte sich eine deutliche Immobilisationsosteoporose entwickelt (Rarefizierung der Spongiosa des Femurhalses), die röntgenologisch nicht nachgewiesen werden konnte. Die Therapie mit Calcitonin konnte diese Immobilisationsatrophie nicht verhindern. Der mechanische Reiz des Gibsverbandes erzeugte eine periostale Apposition in einigen Tibiae der Gruppen B und D. Nach Gabe von Calcitonin entwickelte sich diese periostale Neubildung in allen Femora und Tibiae der Gruppen C und E. Außerdem war das Ausmaß der Apposition unter Calcitonintherapie wesentlich größer. Das Lösungs-mittel allein hatte keinen Einfluß auf die beschriebenen Veränderungen.

Calcitonin konnte die Entwicklung einer Immobilisationsosteoporose nicht verhindern, die Knochenneubildung nach Auslösung durch mechanische Einflüsse wurde dagegen wesentlich verstärkt.